_物质跨膜运输的方式_一节的互动教学设计_金会鑫
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教学实践]
【摘要】本文介绍了在高中生物学新课程“物质跨膜运输的
方式”的教学活动中,教师有序地呈现丰富的资料,引导学
生通过分析细胞膜的结构,掌握物质跨膜运输的方式,认同
生物学中结构和功能相适应的观点,在师生的互动过程中,
培养学生的探究意识和接受科学思维的训练。
【关键词】物质跨膜运输 互动模式 教学设计
一、教材分析
“物质跨膜运输的方式”是人教版《生物必修1分子
与细胞》第四章第三节的内容。
本节是在学生学习“水分
子顺相对含量梯度进出细胞”“生物膜的结构—流动镶嵌
模型”以及“蛋白质的功能多样性”的基础上对物质跨膜
运输的进一步探讨,为新知识的学习奠定认知基础。
高中
学生具备了一定的认知能力,思维的目的性、连续性和逻
辑性也已初步建立,但还很不完善,结论的形成往往缺乏
理性的思考,需要教师的引导。
二、理论基础
互动模式认为,有意义的学习是在与他人的互动中产生
的,学生原有的知识结构是影响他们新的学习的重要因素。
而教师的任务就是给学生提供一个适宜的环境,由学生自己
来发现和体验,在构建自己的认识中最终作出科学的判断。
三、互动设计
1. 定向激趣。
教师边领学生复习边在黑板上画出细胞
膜结构示意图(图1)复习提问:细胞作为最基本的生命系
统,必须与外界进行物质交换才能维持系统内部的稳定。
作为系统的边界——细胞膜的基本骨架是什么?蛋白质在
磷脂双分子层上是如何分布的?细胞膜的结构特性和功能
特性是什么?学生回答后,设问引入新课:具有上述特性
的细胞膜是怎样控制物质进出的呢?
2.启发思维。
图片展示不同物质通过不含蛋白质的人
工脂双层膜的模拟实验结果(图2),引导学生观察探讨:
(1) 哪些物质能通过脂双层?哪些物质不能通过?(2) 启发
学生比较图片中的科学实验与事实,图中葡萄糖是不能通
过脂双层的,但细胞却需要不断补充葡萄糖以提供能量,
这该如何解释?
四、调整思维
1.自由扩散。
教师提问:(1)O
2、CO
2
、H
2
O、甘油、
乙醇等可以穿过人工脂双层,它们是从哪儿穿过去的?
(2)如果细胞膜一侧CO
2浓度高,另一侧CO
2
浓度低,CO
2
分子会如何运动?多媒体演示CO
2
分子跨膜扩散的过程,让学生自己归纳、描述自由扩散概念,总结自由扩散的条件,教师给出说明:分子运动的能量来自势能的转化。
另外补充:苯和甘油分子体积较大,不能穿过磷脂分子之间的缝隙,但也可以通过人工脂双层,这是由于二者都是脂溶性物质,能与磷脂分子相互溶解而跨膜。
2.协助扩散。
教师提示让学生对比图1、图2中的两种膜,学生通过观察比较自己就能得出结论:葡萄糖的跨膜运输与膜上的蛋白质有关。
此时,教师把图1中磷脂双分子层比喻成栅栏,把贯穿于磷脂双分子层的蛋白质比喻成栅栏上为来往者开的通道,因体积较大不能从栅栏穿过的物质就从所开的通道穿过。
然后教师辅以动画演示,帮助学生形成对协助扩散的整体印象。
3.主动运输。
展示资料:(1)植物细胞液中的矿质元素,如Mg2+、Fe3+都要比土壤溶液高,但细胞为什么还是不断从土壤溶液中吸收这些无机盐;(2)人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍,Na+的浓度却只有血浆的1/6,细胞却仍在吸收K+并排出Na+。
教师提问:(1)如果仅依靠自由扩散和协助扩散,会出现细胞内离子的浓度远高于细胞外这种情况吗?(2)细胞内离子的浓度要远高于细胞外,这依赖于离子逆浓度梯度的运输,即离子由低浓度一侧向高浓度一侧转运,你觉得这种转运需要什么条件?此时教师再给出新的资料:用人工膜进行实验时,在一般情况下,即使膜两侧具备浓度差,K+也不能通过人工的磷脂双分子层。
如果在这个脂双层加上少量的缬氨霉素(一种蛋白类抗生素),K+便可以通过,而其他离子不能;若向细胞膜上注射氰化物(抑制ATP的形成),细胞对K+的吸收会减缓或停止。
引导学生通过分析资料总结这种运输的特点。
最后结合动画,突破本节课的一个难点。
4.形成思维。
从上面的探讨分析中,学生对物质跨膜运输方式已有了一个基本的认识,此时再加以总结,可以帮助学生理顺思维,形成正确的认识。
教师在图1的基础上在黑板上继续画出物质运输方式的图解(图3),采用教师问、学生答的形式,师生共同总结出物质跨膜运输三种方式比较的表格(表1)。
表1 物质跨膜运输方式的比较
物质进出细胞自由扩散协助扩散主动运输
物质运输方向
是否需要载体
是否消耗能量
举例
5.应用思维。
简单描述囊性纤维病的机理,阐述病毒感染中药物难以杀灭病毒的原因。
五、教学反思
本节内容在教学思路上改变了传统教学过程中教师讲、学生听的被动式的教学方式,体现出以学生为主的自主性学习的教学方式,通过多处“设问”“铺路”,对问题进行活化和优化处理,为学生搭设适当的桥梁;在师生互动过程中通过设问培养学生的观察、比较、分析的能力,让学生在恍然大悟中消化难点,锻炼科学思维的缜密性。
“物质跨膜运输的方式”一节的互动教学设计
东北师范大学/金会鑫
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